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专利号: 2022108958121
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.光学成像通信中欠采样调制解调的判决门限自适应方法,其特征在于,具体如下:当在环境参数确定的场景中时,采用离线标定方法,在通信过程开始之前确定并设置初始的判决门限值;

当在解调过程中环境因素发生变化时,采用在线跟踪方法,在数据解调的同时修正最优判决门限以适应环境因素变化的过程;

离线标定方法的具体步骤如下:

(1)在摄像机输出的预览画面中观察,并调整摄像机的视野和角度,使得输出图像的采集像素位置对准光源;

(2)设置调制器输出高电平,记录此时摄像机输出图像中采集像素的RGB信息,将其按照公式(1)转换为灰度值d,且将此时的d记作dmax;

d=(0.299*R + 0.587*G + 0.114*B)/255 且 0≤d≤1             (1)其中,R、G、B分别为红色、绿色和蓝色通道的亮度值,取值在0‑255之间;

(3)如果dmax=1,则降低摄像机的增益使得0.95

若dmax<0.4,则增大摄像机的增益使得0.95

(4)设置调制器输出低电平,记录摄像机输出图像中采集像素的RGB信息,将其按照公式(1)转换为灰度值d,并将此时的d记作dmin;

(5)设置归一化最优判决门限为 和

(6)在解调过程中,使用公式(2)中定义的归一化函数f(d),计算亮度的归一化值并以归一化的亮度值代替原有的图像亮度值,完成数据解调;

f(d)=(d‑dmin)/(dmax‑dmin)                  (2)离线标定的本质是对图像亮度的归一化;归一化后的图像亮度值不受环境光强和亮度饱和的影响,总是分布在0和1之间;虽然归一化后的判决门限是固定值,但根据实际亮度判决的门限h0和h1却是变化的,即由此实现了判决门限的自适应;

在线跟踪方法的具体步骤如下:

(1)在实现数据解调的过程中,维护一个亮度数组buff,其最大元素个数为N;每获得一帧图像的采样像素的RGB亮度后按公式(3)转换为灰度值d’后,将其作为最新的元素存入buff,若buff的元素数大于N,则将最早加入的一个元素剔除;

其中,公式(3)如下:

d′=(0.299*R+0.587*G+0.114*B)/255且0≤d′≤1(3);

(2)将buff数组中的最大值记为d’max,最小值记为d’min;

(3)假设摄像机在获取第n帧图像时的增益为βn,如果d’max=1,则设置摄像机的增益为βn+1=βn‑δ,以确保摄像机离开饱和区域,即0.95

(4)设置归一化最优判决门限为 和

(5)使用公式(4)中的归一化函数,对当前帧的像素灰度值d’做归一化处理,得到并以归一化的亮度值 代替原有的图像亮度值d’,完成数据解调;

其中,公式(4)如下:

f(d′)=(d′‑d′min)/(d′max‑d′min)        (4)。

2.根据权利要求1所述的光学成像通信中欠采样调制解调的判决门限自适应方法,其特征在于,在线跟踪方法中,N的取值为10。

3.根据权利要求2所述的光学成像通信中欠采样调制解调的判决门限自适应方法,其特征在于,在线跟踪方法中,δ的取值为5。